A szövettranszfer lebenyek monitorozása modulált képalkotó (MI) spektroszkópiával

Célok:

1. Biztonságos, érintésmentes, intraoperatív és posztoperatív eszköz kifejlesztése, amely kiegészítésként használható a rekonstrukciós műtétek utáni szövettranszfer lebenyek klinikai értékeléséhez.
2. Olyan kiegészítő eszköz kifejlesztése, amely megbízhatóan képes észlelni és megkülönböztetni az artériás és vénás elzáródást az ilyen elzáródások klinikai megnyilvánulásai előtt, és ezáltal tudományos alapot nyújtani a jövőbeni vizsgálatokhoz, amelyek az eszköz segítségével potenciálisan javíthatják a megmentési arányt az ilyen szövődmények újbóli feltárása után. .
3. Annak értékelésére, hogy a szövettranszfer lebenyek optikai tulajdonságainak a közvetlen posztoperatív időszakban bekövetkezett változásai felhasználhatók-e a szövettranszfer lebenyek késői szövődményeinek, például a zsírnekrózis és/vagy a lebeny-atrófia kialakulásának előrejelzésére.

Konkrét célok:

1. A rekonstrukciós sebészetben használt lábszár és szabad szövettranszfer lebenyek intraoperatív és posztoperatív képeinek rögzítése olyan eszközzel, amely alacsony energiájú infravörös fény közelében világít, amelyet térben modulált képalkotásnak (MI) nevezett szinuszos amplitúdókonfigurációvá alakítanak.
2. Annak vizsgálata, hogy a fent ismertetett MI készülék képes-e adatokat gyűjteni a szövettranszfer lebenyek optikai tulajdonságairól, amelyek segítségével kimutatható az artéria vagy a szövettranszfer lebenyből induló és onnan kilépő véna akut posztoperatív elzáródása. .
3. Annak vizsgálata, hogy van-e összefüggés a szövettranszfer lebenyek azonnali posztoperatív optikai tulajdonságai és a késői szövődmények, mint a zsírelhalás és a lebeny atrófia kialakulása között.

Hipotézisek:

1. Korábbi szerzők bebizonyították, hogy a szövetspektroszkópia állat- és emberkísérletekben egyaránt használható a megfelelő érellátottságú szövettranszfer lebenyek és az artéria és/vagy véna elzáródású lebenyek kimutatására és megkülönböztetésére, mielőtt az ilyen szövődményeket standard klinikai megfigyeléssel kimutatnák. a posztoperatív időszakban. A szerzők kimutatták, hogy a teljes hemoglobin [Hb-összes], a deoxigénezett hemoglobin [Hb-deoxi] és az oxigénnel dúsított hemoglobin [Hb-O2] koncentrációinak szövetspektroszkópiával történő kimutatása a kiindulási értékekhez képest a műtét utáni időszakban korrelált a artériás vagy vénás elzáródás klinikai kialakulása. 1,2 Mivel a Beckman Laser Institute-ban kifejlesztett MI-készülék bizonyítottan képes a [Hb-total], [Hb-deoxy] és [Hb-O2], valamint a víz koncentrációjának kimutatására, [H2O] érintkezésmentes módon; úgy gondoljuk, hogy az MI készülék képes lesz kimutatni az artériás és/vagy vénás elzáródás kialakulását a szövettranszfer lebenyekben anélkül, hogy közvetlen szöveti érintkezést kellene kötnie egy szövetspektroszkópiával, ahogyan az más szerzők által használt műszerek esetében is történt.3, 4
2. Nagyobb arányban fordulnak elő zsírelhalás és lebeny-sorvadás bizonyos típusú szabad szövettranszfer lebenyek után, [azaz magasabb arányban fordulnak elő mélyen inferior epigastric perforator (DIEP) lebenyek, mint Transverse Rectus Abdominis (TRAM) lebenyek.5, 6 Néhány A szerzők azt sugallják, hogy a lebeny korai pangása és a késői zsírnekrózis kialakulása a vénás elégtelenség következménye lehet, teljes vénás elzáródás nélkül 7. Feltételezzük, hogy a lebeny optikai tulajdonságainak korai posztoperatív változásai felhasználhatók a késői szövődmények kialakulásának előrejelzésére mint például a zsírelhalás és a lebeny atrófia, mivel ezekről a szövődményekről úgy gondolják, hogy a szövettranszfer lebeny relatív artériás és/vagy vénás elégtelensége miatt vannak; és így tükröződnie kell a szövet optikai tulajdonságaiban, amint azt az MI-eszköz érzékeli.

Indoklás: A szövetszárak és a szabad szövettranszfer szárnyak alkalmazása nagyobb rekonstrukciós lehetőségeket tesz lehetővé azon betegek számára, akiknél trauma vagy onkológiai sebészeti reszekció után deformációt vagy funkcióvesztést szenvedtek. Általában a kocsányszövet-transzfer lebeny létrehozásának folyamata magában foglalja a szövetek izolálását egyetlen artériába és vénába, majd ezt a szövetet a donor helyről a rekonstrukciót igénylő helyre forgatják. A szabad szövettranszfer lebeny a lábszárlebeny létrehozásához hasonló folyamatot foglal magában, azzal a különbséggel, hogy a lebeny szöveteihez vezető artériát és vénát felosztják és újra beültetik a rekonstrukció helyére. A szövettranszfer lebenyek használatának ez a folyamata azonban ismert szövődményekkel jár, beleértve az akut szövődményeket, mint például az artériás vagy vénás elzáródást, és a késői szövődményeket, mint például a zsírelhalás és a lebeny atrófia kialakulását.

A lebeny vaszkuláris struktúráit érintő akut szövődmények a szövetlebenyhez vezető és onnan kilépő artéria vagy véna részleges vagy teljes elzáródása lehet. Mind a kocsány, mind a szabad szövetátviteli szárnyak súlyos szövődményeket okozhatnak, ha akár az artéria, akár a véna károsodik, beleértve a szárnyban lévő szövet teljes elhalását. Ha a szárny(ok)hoz vezető érszerkezetek sérülnek, akkor a rekonstrukciós műtéthez használt szövetek károsodást szenvedhetnek. Ez a szöveti károsodás kiterjedtté válhat, és a szövetátviteli lebenyben a szövettömeg egy részének vagy egészének elvesztését eredményezheti, ami viszont a beteg megbetegedésének és mortalitásának növekedéséhez vezethet. A rekonstrukciós sebészeti szakirodalomban kimutatták, hogy a rekonstrukciós műtét utáni első 48-72 órában végzett gyakori monitorozás lehetővé teszi a korai felismerést és a beavatkozást, ha vaszkuláris lebeny lép fel. Ez a korábbi felismerés aztán korábbi beavatkozásokba, beleértve a sebészeti újrafelderítést is lefordíthatja, amiről kimutatták, hogy javítja a szövettranszfer lebenyek vaszkuláris kompromittációjának megmentési arányát.8, 9 Általánosan ismert, hogy a vénás trombózis rosszabb kimenetelű, összehasonlítva a sebészeti újrafeltárást és a véráramlás helyreállítását követő artériás trombózissal. Az artériás és a vénás trombózis közötti különbségről azt gondolják, hogy a vénás pangásban szerepet játszó kórélettani különbségek okozzák. Vénás trombózisban a kezdetben folytatódó artériás beáramlás miatt megnövekszik a szöveti folyadéktartalom, így a vénás kiáramlás helyreállásakor a szöveti ödéma továbbra is gátolja az oxigén diffúzióját az intersticiális téren keresztül a kapillárisokból a szövetsejtekbe az érágyakban. ödéma maradványok voltak. Az a tény, hogy a vénás trombózist nehezebb klinikailag korán felismerni, szintén hozzájárulhat a vénás trombózishoz kapcsolódó rosszabb prognózishoz, mint az artériás trombózishoz.10

Tekintettel a vénás trombózis korai felismerésének nehézségére, valamint a vénás trombózis műtéti újrafeltárása után a sikeres mentések csökkenő arányára, a szerzők sikeresen alkalmazták a szövetspektroszkópiát a vénás trombózis kimutatására több órával a trombózis klinikai megnyilvánulásai előtt 2. Ezek a szerzők egy spektroszkópiai eszközt alkalmaztak, amely közvetlen érintkezést igényel a vizsgált szövetekkel, és csak egy kis felületet biztosított, amelyen a szövetlebeny optikai tulajdonságait mérték. Az eszköz azonban képes mind diffúz optikai tomográfiát, mind pedig a szövet optikai tulajdonságainak gyors, széles látószögű kvantitatív feltérképezését biztosítani egyetlen mérési platformon egy olyan eszközön keresztül, amely nem igényel közvetlen érintkezést a vizsgált szövetekkel 3, 11. Mivel az MI-eszköz egy új, a Beckman lézerintézetben kifejlesztett eszköz, és nem használták az emberi szövetátviteli szárnyak értékelésére, ez egy kísérleti tanulmány lenne. Ez a kísérleti tanulmány azt kívánja meghatározni, hogy ez a speciális eszköz képes-e az érelzáródás kimutatására is az ilyen elzáródás klinikai kimutatása előtt, valamint hogy különbséget tegyen az artériás és a vénás elzáródás között a más szerzők által használt eszközökhöz hasonló módon. szövetspektroszkópia a szövetátviteli szárnyak monitorozására.

Mint fentebb említettük, késleltetett szövődmények alakulhatnak ki a szövettranszfer lebenyek rekonstrukciós sebészetben történő alkalmazása után, amelyek magukban foglalják a zsírelhalást és a lebeny atrófiát. Úgy gondolják, hogy ezeket a késői szövődményeket a szárnyakat ellátó relatív érrendszeri elégtelenség okozza. Feltételezik, hogy a DIEP-lebenyek használatakor a TRAM-lebenyekhez viszonyítva a megnövekedett vénás pangás és a zsírelhalás megnövekedett aránya az emlőrekonstrukció során a relatív vénás elégtelenségnek köszönhető, amely nem csökken eléggé ahhoz, hogy a lebeny elvesztését okozza, de esetenként nagy. elég a zsírelhalás kialakulásához a szárny atrófiája. Ennek a kísérletnek az egyik célja annak meghatározása, hogy a szövettranszfer lebeny optikai tulajdonságainak bármely jellemzője a műtét utáni közeli környezetben előre jelezheti-e akár zsírnekrózis, akár lebeny-atrófia kialakulását.

Az MI-készülék egy új, egyedülálló eszköz a szövettranszfer-lebenyek tanulmányozására használt más spektroszkópiai eszközökhöz képest. Az MI a Beckman Laser Institute-ban kifejlesztett érintésmentes optikai képalkotó technológiát használ, amely egyedülállóan képes diffúz optikai tomográfiát és a szövetek optikai tulajdonságainak gyors, széles látószögű kvantitatív feltérképezését egyetlen mérési platformon belül elvégezni. Míg más érintésmentes spektroszkópiai eszközök időmodulációs módszereket alkalmaznak, az MI térben modulált megvilágítást alkalmaz a szöveti alkotóelemek képalkotására. Az MI rendszer 1) egy fényvetítő rendszerből áll, amely térbeli szinuszos mintákkal világítja meg a szövetet, és 2) egy CCD kamerából, amely érintésmentes geometriában gyűjti össze a szórt fényt. A megvilágítás hullámhossza egy szélessávú forrás sávszűrésével választható ki (pl. volfrámlámpa), vagy monokromatikus forrás (pl. lézerdióda). Végül a szöveti fluoreszcencia mérések végezhetők a forrásblokkoló és a sáváteresztő emissziós szűrők kombinációjának a kamera elé helyezésével. 3, 11

A modulált hullám diffúzan visszavert amplitúdója optikai tulajdonságokat (abszorpció, fluoreszcencia, szórás) és mélységi információt egyaránt hordoz. Pontosabban, a térben modulált hullám mintavételi mélysége a megvilágítás frekvenciájának és a szövet optikai tulajdonságainak függvénye. Ez sok analógiát mutat a szélessávú frekvencia-tartomány fotonmigrációs (FDPM) megközelítésével. {12, 13} Következésképpen a többszörös térbeli frekvenciák (periodikusok) mérése lehetővé teszi, hogy az MI két funkciót hajtson végre. Először is, a frekvenciamintázatok széles skálájának használata lehetővé teszi a mélység-szelektív képalkotást és ezáltal a belső 3D szövetszerkezet tomográfiáját. Másodszor, gyorsan és kvantitatív módon képes feltérképezni az optikai abszorpciót, a fluoreszcencia hozamot és a szórási együtthatókat közel valós időben, nagy felbontással és széles látómezőn.

Az optikai abszorpció és a szórás elkülönítésének képessége különbözteti meg az MI-t a hagyományos síkbeli reflexiós képalkotási módszerektől. Az abszorpciós és szórási térképek segítségével jellemezhető a szövet biokémiai összetétele és szerkezete. Kimutattuk, hogy ezek a belső szöveti kontrasztelemek szövettípusonként változnak, és hullámhossz-függésük spektrális "ujjlenyomat"-képet ad, amellyel a különböző optikai tulajdonságokkal rendelkező szövetek közötti térbeli kapcsolatok körvonalazhatók, és a H2O mennyisége is meghatározható, [ Hb-összes], [Hb-dezoxi], [Hb-O2] és szöveti oxigéntelítettség [StO2]. Az MI képes kimutatni a [Hb-total], [Hb-deoxy] és [Hb-O2] koncentrációját abszolút mennyiségben millimol egységekben / egységnyi szövettérfogatban. Az MI képes meghatározni a tömegszázalékos tömeghányadát is, amely a H2O-t tartalmazza tömegszázalékban kifejezve.11, 14. Ez a funkció kritikus fontosságú az MI mint kvantitatív diagnosztikai módszer teljesítménye szempontjából, és tomográfiás képességeivel kombinálva kiemeli a módszer egyediségét, valamint a rekonstrukciós műtét utáni szövettranszfer lebenyek értékelésére szolgáló monitorozó és diagnosztikai eszközként való lehetséges alkalmazását.